Окисление спирта уксусно-кислыми бактериями. Пропионово-кислое брожение. Масляно-кислое брожение. Микроорганизмы. Образующиеся продукты.

Окисление спирта уксуснокислыми бактериями. При использовании кефирных грибков (дрожжи+уксуснокислые бактерии) происходит не полное окисление части этанола до образования уксусной кислоты более 5%. Уксусно-кислые бактерии ацетобактерии в виде чистых культур плохо размножаются в молоке т к углеродным субстратом для них могут служить этанол и лактат, но не лактоза. Поэтому их культивируют совместно с дрожжами и молочно-кислыми бактериями. Часто закваски имеют несколько видов микроорганизмов. Следует учитывать. Что в кефире уксусно-кислые бактерии постепенно вытесняют дрожжи и накопление спирта прекращается. При излишнем их развитии происходит ослизнение кефирных грибков, наблюдается текучая консистенция закваски, а при попадании этих бактерий в творог или сметану наблюдается кислый вкус.

Пропионово-кислое брожение.Возбудителем брожения являются Propionibacterium,который превращает глюкозу или лактат в пропионовую и уксусную кислоты с выделением СО2.Одновременно образуется небольшое количесвто янтарной кислоты,ацетила,ацетоила. Если брожение начинается с глюкозы, то процесс до образования ПВК идет аналогично гомоферментативному молочно-кислоому брожению(схема1)Если брожению подвергается лактат, то с помощью лактатдегидрогеназы он превращается в ПВК.1 часть ПВК подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил КоА, который через ацетил фосфат переходит в уксусную кислоту. Другая часть ПВК путем карбоксилирования превращается в щавелевоукусусную кислоту, затем она восстанавливается в яблочную. Затем через определенные стадии она образует пропионовую кислоту(схема 2 путь б)т е при осуществлении такого типа брожения1/3 молекул глюкозы превращается в уксусную кислоту,2/3 в пропионовую. Общий энергетический выход составляет 2 2/3 моля АТФ на 1 моль глюкозы. Пропионовокислое брожение углеводов и молочной кислоты играет важную роль в процессе созревания твердых сыров с высокой температурой второго нагрева.

Масляно-кислое брожение. Ярким представителем являются Clostridium которые сбраживают глюкозу и лактат. Известно несколько типов масляно-кислого брожения, различающихся образующимися продуктами. В результате одного из них образуются масляная, уксусная кислота, СО2, и водород. При этом выход АТФ 3 ½ моля на 1 моль глюкозы. Путь 2 на схеме 2.Масляная кислота придает продукту неприятный прогорклый вкус и запах. При др типе брожения образуются спирты: бутиловый, изопропиловый и ацетон.При этом типе брожения кроме масляной кислоты неприятный вкус продукту придают небольшое количество образующихся веществ, обладающих резким неприятным запахом и большое количество газов, происходит вспучивание закрытых продуктов.

10. Роль продуктов брожения глюкозы в формировании органолептических показателей молочных продуктов. Характеристика и механизм образования вкусовых ароматических веществ.

Роль продуктов брожения глюкозы в формировании органолептических показателей молочных продуктов.Вкус,запах кисломолочных напитков, творога, сметаны,масла,сыров, т е где используются закваски микроорганизмов зависит от накопления в них летучих карбонильных соединений, карбоновых кислот и др ароматобразующих веществ жизнедеятельности микроорганизмов.Накопление этих продуктов в перечисленных продуктах питания способствует выделению пищеварительных соков, вызывает аппетит, обеспечивают хорошую усвояемость продукта человеком, т е играют физиологическую роль. Зная механизм образования вкусовых и ароматобразующих веществ можно формировать органолептические показатели продуктов, избегать нежелательных привкусов и запахов, а тж придать определенную структуру и консистенцию кисломолочным продуктам, сырам и творогу.

Характеристика и механизм образования вкусовых ароматических веществ. К настоящему времени установлен состав аромат почти всех кисломолочных продуктов, в которых происходит сбраживание глюкозы. К ним относятся альдегиды: формальдегид, ацеталь, кетоны: ацетон, ацетоин, диацетил, карбоновые кислоты: молочная, яблочная, у ксусная, пропионовая, масляная и др, спирты и их эфиры: этанол, пропанол… Формальдегид и ацетальдегид имеют острый иногда резкий вкус и запах, диацетил- специфический кисломолочный аромат,но грубый и терпкий вкус при больших его концентрациях. Молочная кислота-приятный кисловатый вкус. Уксусная кислота острый иногда дрожжевой, щиплющий вкус и запах. Пропионовая кислота слегка сладковатый пряный вкус. Масляная кислота- в небольших количествах острый,пикантный вкус и аромат, при больших концентрациях прогорклый вкус и запах. Этанол и СО2 приятный освежающий вкус. При определенной роли отдельных ароматических соединений формирование вкуса и запаха продуктов и заквасок важно знать их пороговую концентрацию. Некоторые соединения обладают высокой пороговой чувствительностью не смотря на высокую их концентрацию в продукте не играют большую роль в формировании аромата этого продукта и наоборот. Степень участия вещества в образовании вкуса и аромата продукта отражает ароматное число.Оно показывает во сколько раз концентрация данного вещества, присутствующего в продукте выше или ниже пороговой чувствительности.

 

11. Механизм образования диацетила, ацетоина и ацетальдегида.

Механизм образования диацетила, ацетоинабутанол 2,3 и 3 окибутанол-2 являются продуктами метаболизма аромат образующих молочно-кислых бактерий:Lactococcus diacetylactis, Leiconostoc cremorys, L decstranicum.В меньших количествах эти вещества могут продуцировать S termofilus,L casei,L plantaricum.L brevis, дрожжи, пропионовокислые бактерии, E colli. Ароматобразующие молочнокислые: Lactococcus diacetylactis, L cremoris, L decstranicum из цитрата, содержащегося в молоке в концентрации 0,05-0,35% синтезируют пируват затем диацетил и ацетоил (схема 5) Разные микроорганизмв начинают образовывать эти продукты при различных рН.Это необходимо учитывать при проведении ферментации и ее продолжительности, а т ж рН.,Leiconostoc и дрожжи для получения диацетила могут использовать т ж глюкозу по схеме 6. При сбраживании цитрата молочнокислыми стрептококками по схеме 5 на 1 этапе образуются уксусная и щавелевая кислоты.Последняя превращается в пируват, а он декарбоксилируется до активной формы ацетальдегида. Для протекания этой реакции требуется наличие тиаминпирофосфата,а для лейконостоков еще наличие марганца.Образуется активный комплекс

 

 

Активный ацетальдегид вступает в реакцию с др молекулой пирувата образуя αацетомолочную кислоту,которая при декарбоксилировании образует ацетон, а он может обратимо восстанавливаться в 2,3 бутиленгликоль.

 

По второму пути ароматобразующие молочнокислые бактерии могут использовать активированный ацетальдегид и ацетил КоА для синтеза диацетила.

 

 

В аэробных условиях при высоком редокс потенциале диацетил может образовываться молочно кислыми бактериями непосредственно из α ацетомолочной кислоты. При ее спонтанном окислительном декарбоксилировании.

 

 

При сбраживании глюкозы, а не цитрата лейконостоками и дрожжами диацетил получается как в схеме 6. Молочннокилый стрептококк синтезирует диацетила меньше чем ацетоин. Это объясняется дефицитом в среде необходимого для синтеза ацетила КоА. А так же диацетил восстанавливается в диацетоин под действием диацетилредуктазы, которую выделяют как молочнокислые стрептококки так и лактобактерии. Активность этого фермента возрастает при увеличении температуры, рН и падении редокспотенциала. Для образования максимально развитого аромата в кисломолочные продукты целесообразно использовать многоштаммовые закваски с низкой диацетилредуктазной активностью и поддерживать рН среды ниже 5,5, оптимальный 4,7 температура 21-28 ºС.Образованию диацетила способствует добавление в молоко цитрата и аэрация закваски. Для сохранения диацетила закваску и готовый продукт быстро охлаждают до 5-8 ºС.Содержание диацетила в закваске 0,2-0,3 мг%.В кисломолочных продуктах его содержание не более 0,4мг%.Более значительное его количество накапливается в сметане 0,5-0,7 мг%. В твердых сырах диацетила мало,поэтому на вкус и аромат не влияет.Входит в состав компонентов,оказывая косвенное влияние на образование аромата.

Механизм образования ацетальдегида. Молочнокислые бактерии лактококки, лейконостоки, термофильные стрептококки, пропионовокислые, уксусно кислые бактерии, кишечная палочка, дрожжи образуют в результате метаболитических процессов ацетальдегид. схема 7 Основные пути образования ацетальдегида микроорганизмами.

 

Молочнокислые бактерии образуют его из углеводов,но могут использовать цитраты, аминокислоты, треонин, аланин, а т ж нуклеиновые кислоты и фосфолипиды. Главный источник ацетальдегида в заквасках кисломолочных продуктов в сырье является пируват и ацетилфосфат. Дрожжи декарбоксилируют пируват непосредственно в ацетальдегид при производстве йогурта L bulgaricum используют аминокислоту треонин. В процессе хранения заквасок кисломолочных и др продуктов содержание ацетальдегида снижается за счет превращения егог в этанол,а так же он используется на образование ацетата, диацетила, ацетоина (схема 5,6)Ацетальдегид является важным компонентом вкуса многих молочных продуктов. При высоких его концентрациях появляется резкий привкус. Культуры микроорганизмов накапливаются в молоке от 1 до 25 мг/кг ацетальдегид а Наибольшее его количество образуют L bulgaricum с совместным культивированием S termofilus более 20 мг/кг. Такая же высокая концентрация ацетальдегида 13-16 мг/кг характерна для йогурта. Это придает ему типичный вкус и запах.Leiconostoc и L diacetilactis продуцируют ацетальдегид 6 мг/кг. Принято считать, что для формирования приятного вкуса и аромата кисломолочных напитков и кислосливочного масла. Важно соотношение между диацетилом и ацетальдегидом.Оптимальное соотношение получают при использовании закваски, содержащей ароматобразующие молочнокислые стрептококки L diacetilactis,Leiconostoc cremoris в соотношении этих культур 4:1. При соотношении 3:1 и ниже продукты имеют невыраженный вкус ил привкус йогурта.